Свеюпропускание линз Френеля

Определяющим фактором выбора профиля гелиотехнических линз является оптимизация профиля по коэффициенту пропускания^[1]. При этом приходится учитывать противоречивые требования: с одной стороны, для улучшения компактности модуля, снижения материалоемкости и веса желательно уменьшить фокусное расстояние/, т. е. увеличивать параметр Л_тах//, с другой стороны, увеличение этого параметра ограничивается возрастающими светопотерями.

Светопропускание (т,) отдельных граней рабочего профиля (локальный коэффициент) оцениваем по формуле.

где т— поглощение материала грани; рф_1; Рф₂— френелевские отражения света на входе и на выходе из линзы; ц_тех — потери технологические на скруглениях профиля; г|_зат — потери «затенения» на нерабочих участках; Г|_рас— потери на рассеяние.

Поглощение в материале зависит от оптического пути луча в материале и показателя поглощения материала:

где к — показатель поглощения материала; I — оптическая длина луча.

Френелевские потери на переходе лучей из одной среды в другую определяются по формуле.

где i и ij — углы падения и преломления на границе перехода.

Технологические потери т_тех определяются рассеянием лучей на радиусах скруглений профиля и регламентируются возможностями технологии изготовления линз. Для пластмассовых линз с шагом 0,5 мм радиусы скругления г = 0,05 1,0 мм.

Потери «затенения» х_зат присущи профилю по рис. 2.1, б (свет с рабочей стороны линзы). На рисунке нерабочая зона заштрихована, она характеризуется тем, что попавшие в нее лучи не дойдут в фокус из-за «затенения» нерабочей гранью.

На рис. 2.2 приведены локальные значения коэффициента светопропускания т, (светопропускание, определяемое геометрией сечения) и углов рабочего профиля, а в зависимости от параметра R^f, при этом не учтены потери на поглощение света и технологические, так как они не зависят от геометрических параметров профиля.

Рис. 2.2. Зависимость локальных значений светопропускания т, и угла профиля, а от отношения радиуса грани R к фокусному расстоянию линзы f для линз с внутренним профилем 1 и наружным 2. Графики Л' и 2! соответствуют параметрам линейных ЛФ Для определения интегрального пропускания (т) концентрических линз требуется учесть ценность кольцевых зон профиля по их энергетическому вкладу:

где z — число рабочих граней в линзе; т, — локальное значение пропускания ?-й грани; F, — площадь светового сечения ?-й грани; Р_л — площадь светового сечения линзы.

На рис. 2.3 приведены значения интегрального коэффициента пропускания т для кольцевых и линейных линз. Приведенные графики удобно использовать на стадиях проектирования линзового концентратора для выбора основных параметров R₍/f и соответствующих ему коэффициентов пропускания.

Рис. 2.3. Значения светопропускания для ЛФ линейных 1 и концентрических 2 с внутренним рабочим профилем; для наружного рабочего профиля — линейных 3 и концентрических 4.

• [1] Красина Е. А., Тверьянович Э. В., Романкевич А. В. Оптический КПД гелиотехнических линз Френеля.